Quelle est la composition chimique de l'air que nous respirons ?

L’air que nous respirons est un mélange de gaz, et non une substance chimique unique. Dans l’air sec, sa composition est remarquablement stable à l’échelle de la planète : l’azote et l’oxygène représentent à eux seuls environ 99 % du volume. Le reste est constitué principalement d’argon et de dioxyde de carbone, auxquels s’ajoutent de très faibles quantités d’autres gaz. La vapeur d’eau doit être considérée à part, car sa proportion varie fortement selon le lieu et les conditions météorologiques.

Les deux gaz majoritaires

L’azote moléculaire, de formule N₂, constitue environ 78 % de l’air sec. Il est relativement peu réactif dans les conditions ordinaires, même s’il peut être transformé par certains organismes et par des procédés naturels ou industriels. L’oxygène moléculaire, O₂, représente environ 21 % de l’air sec. Il est utilisé lors de la respiration de nombreux êtres vivants et intervient dans les réactions de combustion et d’oxydation. Ces pourcentages correspondent à la proportion des différents gaz dans un air débarrassé de sa vapeur d’eau ; dans l’air réel, la présence de celle-ci modifie légèrement les proportions relatives.

L’argon, le dioxyde de carbone et les gaz en traces

L’argon, un gaz noble très peu réactif, représente environ 0,9 % de l’air. Le dioxyde de carbone, ou CO₂, n’en constitue qu’environ 0,04 %, mais cette faible proportion ne signifie pas qu’il soit sans importance : il intervient notamment dans la photosynthèse et dans l’équilibre thermique de l’atmosphère. L’air contient également des quantités infimes d’autres gaz, parmi lesquels certains gaz nobles et divers composés présents à l’état de traces. La concentration du dioxyde de carbone peut varier selon les régions et les activités humaines ; sa valeur moyenne dans l’atmosphère évolue aussi avec le temps.

Une quantité de vapeur d’eau variable

La vapeur d’eau est un composant naturel de l’air, mais sa proportion n’est pas fixe. Elle dépend principalement de la température, de l’humidité, de la proximité d’une source d’eau et des conditions météorologiques. L’air chaud peut contenir davantage de vapeur d’eau que l’air froid, tandis que l’air désertique ou très froid en contient généralement peu. Cette vapeur participe au cycle de l’eau et à la formation des nuages et des précipitations. C’est pourquoi on distingue souvent la composition de l’air sec, utilisée comme référence, et celle de l’air humide réellement inhalé.

L’effet de l’altitude et de la pollution

Quand l’altitude augmente, la pression atmosphérique et la densité de l’air diminuent. La proportion d’oxygène dans l’air sec reste approximativement de 21 % dans les basses couches de l’atmosphère, mais la pression partielle de l’oxygène est plus faible : chaque respiration apporte donc moins de molécules d’oxygène. La pollution peut, quant à elle, ajouter localement des substances qui ne font pas partie de la composition habituelle de l’air, comme le monoxyde de carbone, certains oxydes d’azote, des composés organiques volatils et des particules. La composition générale de l’atmosphère reste donc dominée par l’azote et l’oxygène, tout en pouvant varier légèrement selon l’humidité, le lieu, l’altitude et la présence de polluants.